// 面试题53（一）：数字在排序数组中出现的次数

// 题目：统计一个数字在排序数组中出现的次数。例如输入排序数组{1, 2, 3, 3,

// 3, 3, 4, 5}和数字3，由于3在这个数组中出现了4次，因此输出4。

#include <iostream>

int GetFirstK(const int* data, int length, int k, int start, int end);

int GetLastK(const int* data, int length, int k, int start, int end);

int GetNumberOfK(const int* data, int length, int k)

{

    int number = ;

    if (data != nullptr && length > )

    {

        int first = GetFirstK(data, length, k, , length - );//得到第一个k的位置

        int last = GetLastK(data, length, k, , length - );//得到最后第一个k的位置

        if (first > - && last > -)

            number = last - first + ;//因为是排序好的，所以直接求其中个数

    }

    return number;

}

// 找到数组中第一个k的下标。如果数组中不存在k，返回-1

int GetFirstK(const int* data, int length, int k, int start, int end)

{

    if (start > end)//没找到第一个k，返回-1

        return -;

    int middleIndex = (start + end) / ;

    int middleData = data[middleIndex];//受启发于二分查找

    if (middleData == k)//第一种情况，中间值等于k

    {

        if ((middleIndex >  && data[middleIndex - ] != k)//如果中间值左边的值不是k，或者中间值是数组的开头，则它就是第一个k

            || middleIndex == )

            return middleIndex;

        else

            end = middleIndex - ;

    }

    else if (middleData > k)

        end = middleIndex - ;

    else

        start = middleIndex + ;

    return GetFirstK(data, length, k, start, end);

}

// 找到数组中最后一个k的下标。如果数组中不存在k，返回-1

int GetLastK(const int* data, int length, int k, int start, int end)

{

    if (start > end)

        return -;

    int middleIndex = (start + end) / ;

    int middleData = data[middleIndex];

    if (middleData == k)

    {

        if ((middleIndex < length -  && data[middleIndex + ] != k)

            || middleIndex == length - )

            return middleIndex;

        else

            start = middleIndex + ;

    }

    else if (middleData < k)

        start = middleIndex + ;

    else

        end = middleIndex - ;

    return GetLastK(data, length, k, start, end);

}

// ====================测试代码====================

void Test(const char* testName, int data[], int length, int k, int expected)

{

    if (testName != nullptr)

        printf("%s begins: ", testName);

    int result = GetNumberOfK(data, length, k);

    if (result == expected)

        printf("Passed.\n");

    else

        printf("Failed.\n");

}

// 查找的数字出现在数组的中间

void Test1()

{

    int data[] = { , , , , , , ,  };

    Test("Test1", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 查找的数组出现在数组的开头

void Test2()

{

    int data[] = { , , , , ,  };

    Test("Test2", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 查找的数组出现在数组的结尾

void Test3()

{

    int data[] = { , , , , ,  };

    Test("Test3", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 查找的数字不存在

void Test4()

{

    int data[] = { , , , , , ,  };

    Test("Test4", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 查找的数字比第一个数字还小，不存在

void Test5()

{

    int data[] = { , , , , , ,  };

    Test("Test5", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 查找的数字比最后一个数字还大，不存在

void Test6()

{

    int data[] = { , , , , , ,  };

    Test("Test6", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 数组中的数字从头到尾都是查找的数字

void Test7()

{

    int data[] = { , , ,  };

    Test("Test7", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 数组中的数字从头到尾只有一个重复的数字，不是查找的数字

void Test8()

{

    int data[] = { , , ,  };

    Test("Test8", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 数组中只有一个数字，是查找的数字

void Test9()

{

    int data[] = {  };

    Test("Test9", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 数组中只有一个数字，不是查找的数字

void Test10()

{

    int data[] = {  };

    Test("Test10", data, sizeof(data) / sizeof(int), , );

}

// 鲁棒性测试，数组空指针

void Test11()

{

    Test("Test11", nullptr, , , );

}

int main(int argc, char* argv[])

{

    Test1();

    Test2();

    Test3();

    Test4();

    Test5();

    Test6();

    Test7();

    Test8();

    Test9();

    Test10();

    Test11();

    system("pause");

    return ;

}